Космология
Как обнаружили невидимую тёмную материю
Её нельзя сфотографировать напрямую, но движение звёзд и искривление света показывают: видимого вещества недостаточно.
«Тёмная» не означает чёрная
Тёмная материя получила название не из-за цвета. Она не испускает, не отражает и не поглощает свет так, как обычное вещество, поэтому телескопы не видят её напрямую. О её присутствии судят по гравитационному влиянию.
По современной космологической модели обычное вещество — звёзды, планеты, газ и люди — составляет около 5% содержимого Вселенной. На тёмную материю приходится около 27%, а остальное связывают с тёмной энергией. Тёмная материя и тёмная энергия — разные понятия.
Подсказка от вращения галактик
Если почти вся масса галактики сосредоточена в видимых звёздах, объекты на окраинах должны двигаться заметно медленнее объектов ближе к центру. Наблюдения многих галактик показывают более «плоские» кривые вращения: далёкие звёзды движутся быстрее, чем ожидалось по видимой массе.
Один из способов объяснить это — предположить, что галактика окружена протяжённым невидимым гало вещества. Его гравитация удерживает быстрые звёзды на орбитах.
Свет тоже выдаёт скрытую массу
Масса искривляет пространство-время, поэтому луч далёкой галактики меняет путь около массивного скопления. Это явление называют гравитационным линзированием. По характеру искажения астрономы строят карту общей массы объекта, не полагаясь только на светящиеся звёзды.
Такие карты часто показывают значительно больше массы, чем видно в телескоп. Особенно наглядны столкновения скоплений галактик, где горячий обычный газ и основная гравитирующая масса оказываются распределены по-разному.
Роль в истории Вселенной
В ранней Вселенной небольшие неоднородности плотности росли под действием гравитации. Тёмная материя, почти не взаимодействующая со светом, могла начать собираться в структуры, вокруг которых позже концентрировался обычный газ. Так возникал каркас будущих галактик и скоплений.
Что это за частицы
Ответ пока неизвестен. Среди кандидатов обсуждаются новые массивные частицы, аксионы и другие объекты за пределами Стандартной модели. Эксперименты пытаются зарегистрировать редкие столкновения тёмной материи с обычным веществом, найти продукты её возможного распада или создать подходящие частицы на ускорителях.
Есть и альтернативный подход: возможно, на больших масштабах нужно изменить закон гравитации. Однако любая модель должна одновременно объяснить вращение галактик, линзирование, структуру космического микроволнового фона и образование крупномасштабных структур.